垫圈冲压课程设计说明书样本.doc

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课程设计说明书

Ø 杯盖冲压工艺及模具设计

材控0704班

郭豪杰

U 11329

目录

设计任务 ······················· 3

冲压工艺分析 ··················· 4

冲压方案设计 ··················· 5

模具结构设计 ··················· 7

计算压力及选择冲压设备 ·········· 19

参考文献 ······················· 20

Ø 设计任务
如图所示的杯盖, 材料为08F, 料厚0.5mm, 大批量生产, 试设计该零件的冲压生产工艺及模具.

图 1零件二维图

图 2零件三维模型

Ø 冲压工艺分析
冲压件的冲压工艺性是指其冲压加工的难易程度。从技术方面看, 根据产品图纸, 主要分析该冲压件的形状特点、 尺寸大小、 精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。在经济方面, 主要根据冲压件的生产批量, 分析产品成本, 阐明采用冲压生产能够取得的经济效益。一般说来, 工艺性良好的冲压件, 可保证材料消耗少, 工序数目少, 模具结构简单, 产品质量稳定, 成本低, 还能使技术准备工作和生产的组织管理做到经济合理。冲压工艺性分析的目的就是了解冲件加工的难易, 为制定冲压工艺方案奠定基础。
( 1) 从经济方面分析, 此零件的生产批量为大批量生产, 采用冲压生产能够取得好的经济效益。
( 2) 从技术方面分析, 此零件为无凸缘圆筒形件, 结构相对简单, 尺寸小, 只有落料、 拉深和切边三个工序。零件材料为08F, 板料厚度为0.5mm, 成型性能好。另外该零件的尺寸精度要求不高, 适合采用冲压方式生产。同时工件底部圆角半径r=2mm >(3～5)t, t=0.5mm, 满足拉深圆角半径要求。
经过以上分析, 该零件具有良好的冲压工艺性, 适合采用冲压生产。

Ø 冲压方案设计
由于板厚t<1mm,因此能够直接用零件图标注的尺寸进行计算, 不必用工件材料厚度中心尺寸计算
1．确定修边余量
该件H0=20mm H0/d=20/50=0.4
查[2]表4.2.1得△h=1.2 则拉伸高度H=20+1.2=21.2mm
2．毛坯展开计算展开直径D
根据面积相等原则D=
==81mm
3．确定拉深次数
根据毛坯相对厚度t/Dx100=0.5/81x100=0.62, 查[2]得, 有压边圈时第一次拉深极限拉深系数m1=0.53～0.55; 又总拉深系数m总=d/D=50/81=0.617> m1。因此能够采用一次拉深成型。
4．工艺方案选择
该工件包含落料、 拉深和切边三个基本工序, 能够有以下四种工艺方案。
方案一: 先落料, 再拉深, 再切边。采用单工序模生产。
方案二: 落料+拉深复合, 再切边。采用复合模+单工序模生产。
方案三: 先落料, 再拉深+切边复合。采用单工序模+复合模生产。
方案四: 落料+拉深+切边复合。采用复合模生产。
对以上四种工艺方案进行比较, 可看出:
方案一模具机构简单, 设计容易, 但需三道工序三副模具, 成本高且生产效率低, 难以满足大批量生产要求。
方案二需要两副模具, 成型零件精度较高, 但对于精度要求不是很高的简单圆筒件单独设计一副切边模没有太大的必要, 可直接将拉深凹模进行改进而去掉。
方案三需要两副模具, 成型零件精度及生产效率较高, 但成本较高。
方案四只需一副模具, 成型零件精度高且生产效率高, 适合于零件大批量生产, 且模具结构不是太复杂, 成本不是太高, 操作方便, 可满足生产要求。
综上所述选择方案四。
5．毛坯排样
由于毛坯为一个简单的圆, 形状规则、 对称, 排样方式采用单列直排方式, 查[3]表3-3可取条料边缘的搭边和工件间的搭边分别为2mm和2mm。从而可计算出条料宽度和送进步距分别为:
条料宽: B=D+2x2mm=81mm+2x2mm=85mm
送进步距: h=D+2mm=81mm+2mm=83mm

图3排样图
6．材料利用率

Ø 模具结构设计
在上述工艺方案分析和比较中, 已经确定了选用落料拉深切边复合模, 现在确定模具的具体的结构形式。
1．冲模总体结构设计
( 1) 条料( 工件) 送进与定位方式
采用手工送料的方式, 在X方向上采用挡料销定位, 保证条料的送进步距; 在Y方向上采用导料板, 无侧压装置。
( 2) 卸料、 出件方式
由于工件料厚为0.5mm,相对较薄, 卸料力比较小, 因此可采用弹性卸料。对于复合模, 应采用上出件比较便于操作和提高效率。
( 3) 导向方式
采用安装在模具上的导柱、 导套进行导向。
2．工作件设计
( 1) 凸凹模
结合工件外形并考虑加工, 将凸凹模设计成带肩台阶式凸凹模, 一方面加工简单, 另一方面又便于装配与更换, 采用车床加工, 与凸凹模固定板按H7/m6配合, 查[1]凸凹模材料选用Cr12MoV。设计时凸凹模起落料凸模和拉深切边凹模的作用, 可知凸凹模长度即为落料凸模的长度。查[3]得凸模长度计算公式如下
L=h1+h2+h3+h4+h,
式中: L——凸凹模长度;
h1——凸凹模固定板厚度, 取h1=35mm;
h2——卸料板厚度, 取h2=16mm;
h3——导料板厚度, 取h3=8mm;
h4——凸凹模进入凹模的深度, 取h4=1mm
h ——模具工作状态下凸凹模固定板与卸料板的安全距离, 取h=20mm;
因此凸凹模长度: L=35+16+8+1+20=80mm,具体结构如下图所示

图 4凸凹模全剖图

图 5凸凹模三维图

( 2) 落料凹模
凹模采用整体凹模, 冲裁的凹模孔可采用线切割机床和铣床加工, 安排凹模在模架上的位置时, 使压力中心和模柄中心重合。凹模材料采用T10A。凹模的轮廓尺寸应要保证凹模有足够的强度和刚度, 凹模板的厚度还应考虑修模量, 根据冲裁件的厚度和冲裁件的最大外形尺寸在标准中选取凹模板的各尺寸为长度200mm, 宽度160mm, 考虑到整套模具的整体布置要求, 选其厚度为45mm。

图 6落料凹模全剖图

图 7落料凹模三维图
( 3) 拉深凸模
拉深凸模采用台阶式, 用车床进行加工, 与凸模固定板按照H7/m6配合, 具体结构如下图所示

图 8拉深凸模全剖图

图 9拉深凸模三维图
( 4) 模具刃口尺寸的计算
( a) 落料:
间隙: 查[2]表2.2.2得2cmin=0.040mm, 2cmax=0.060mm
偏差: 取落料件的尺寸公差为IT14, 则∆=0.87mm, x=0.5
查相关资料取δd=+0.035mm, δp=-0.025mm
落料凹模尺寸: Dd=(Dmax-x∆)0+δd=(81-0.5x0.87)0+0.035=80.5650+0.035
凸凹模中落料凸模尺寸: 因为δd+δp >2cmax-2cmin, 因此基本尺寸与凹模相同是80.565mm, 以0.040～0.060的间隙与落料凹模相配合。
( b) 拉深:
间隙: 查[3]得有压边圈时单边间隙c=(1～1.1)tmax, 取c为0.55mm
偏差: 取公差等级为IT10则∆=0.12mm查相关资料取δd=0.020mm; δp=-0.030mm
圆角半径: 拉深切边凹模圆角半径Rd=
=3.15mm
拉深切边凸模圆角半径等于工件内圆角半径Rp=2mm
拉深凸模尺寸: Dp=(d+0.4∆)-δp0
=(50+0.4x0.12)-0.0300
=50.048-0.0300
拉深凹模尺寸: Dd=(d+0.4∆+2c)0+δd
=(50+0.4x12+2x0.55)0+0.020
=51.1480+0.020
3．定位零部件设计
( 1) 挡料销及导料板
挡料销采用固定式, 采用45钢制作, 热处理硬度HRC43～48, 查[3]表4-15得: 挡料销的高度h = 3mm, 导料板的厚度为H = 6～8mm, 取H = 8mm; 导料板也采用45钢制作, 热处理硬度HRC40～45。导料板的内侧与条料接触, 外侧与凹模平齐, 导料板与条料之间的间隙取0.2mm, 用螺钉和销钉固定在凹模上, 导料板的进料端安装有承料板。
( 2) 卸料装置
采用弹压卸料板的卸料装置, 卸料板与凸模的单边间隙(0.1～0.2)t, 取0.1mm, 厚度取为16mm。卸料板采用45钢制造, 淬火硬度43～48HRC。
卸料板上设置两个卸料螺钉, d、 d2、 D分别为12mm、 7.8mm、 18mm, 螺纹部分为M10x10mm。
( 3) 压料装置
采用弹性压料装置, 提供一定的压边力, 防止拉深过程中起皱。
4．模架及其它部件设计
模架选用后侧导柱模架。从标准模架库选择模架相关参数如下:
凹模周界 L: 250mm、 B: 200mm
闭合高度 220～265mm
上模座 数量 1 规格 250x200x50
下模座 数量 1 规格 250x200x60
导柱 数量 2 规格 32x210
导套 数量 2 规格 32x115x48

5．模具总装图及爆炸图

图10复合模半剖视图

图 11复合模装配图

图 12复合模爆炸图

Ø 计算冲压力及选择冲压设备
查[1]和[4], 取σb=295MPa, K=0.95
( 1) 落料力
F1=Ltσb=πx81x0.5x295=37.534KN
( 2) 拉深力
F2=πdtσbK =πx50x295x0.95=44.021KN
( 3) 压边力
F3= AP =π( D2-d2) P/4 =πx(812-502)x2.7/4=8.623KN
( 4) 由于此复合模工作时落料工序和拉伸工序是先后进行的, 并未产生落料力和拉抻力的叠加。
按拉深力选择的压力机标称压力为:
Fg>=1.25 F总=1.25x1.7(F2+F3)
=1.25x1.7x(44.02+8.623)
=111.87KN
另外考虑模具的闭合高度与压力的闭合高度之间的关系,
即Hmin+10H模具Hmax-5
综合以上两个方面, 选择型号为J23-16型压力机

参考文献

[1] 冲压手册 王孝培 机械工业出版社
[2] 冲压工艺及冲模设计 成虹 机械工业出版社
[3] 模具设计基础及模具CAD 李建军 李德群 机械工业出版社
[4] 工程材料及应用 周凤云 华中科技大学出版社